20120822_dstn技術交流会_仮想化について

サーバー仮想化のはなし

株式会社アプレッソ
開発部 QAグループリーダー谷平純
一

クラウドを支える仮想化技術
IaaS, PaaS, SaaS を可能にしているのは
ソフトウェア仮想化技術のおかげである

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• IaaS を例にすると…
– ニフティクラウドは VMware を採用
– Amazon EC2 は昔は Xen をベースにしていたようだ(
最近は不明)

– クラウドサービスが採用する仮想化ソフトウェアの
情報は…
• http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/Active/20120222/38
2609/
(要ユーザー登録)


仮想化のメリットとは…
• リソースの有効活用
– 個々の物理マシンを仮想マシンとして統合
– 物理マシン数の削減

• 可用性の向上
– ライブマイグレーションを用いた無停止運用

• システムの柔軟性の向上
– 物理マシンの差異を仮想化レイヤで吸収

• システムとデータの保護
– 仮想マシンのすべてをファイルとして表現、バックアップ・リスト
アが容易に


(当然)クラウドベンダーだけでは
なく
個人、企業でもメリットを享受で
きる


仮想化ソフトウェアといっても製品はいろ
いろ

• VMware
– Workstation, Server, Player, Hypervisor ...
• Microsoft
– Hyper-V, Virtual PC
• Xen
– Citrix XenServer
• KVM
• Oracle
– Oracle VM

これを知っておくと、
ニーズに応じて
仮想化ソフトウェアを
適切に選択できます


仮想化の手法

• パーティショニング(リソースの仮想化)
– コンピュータリソースをファームウェアレベルで仮
想化
– メインフレーム・商用UNIXシステムで主に用いられ
る

• ソフトウェアによるプラットフォーム仮想化
– 仮想化ソフトウェアを用いてサーバーを仮想化
– x86アーキテクチャではこの手法が一般的

仮想化ソフトウェアの種類

• ホスト型
• ハイパーバイザー型
– モノリシック型
– マイクロカーネル型


仮想化ソフトウェアの種類…ホス
ト型
• ホストOS(Windows, Linux な
ど)にインストールして使用する


仮想化ソフトウェアの種類…
ハイパーバイザー(モノリシック)型
• ハードウェアに直接インストー
ルする
• デバイスドライバはハイパーバ
イザ層に組み込む
• 仮想マシンとハードウェアの間
とのI/Oはハイパーバイザーのデ
バイスドライバで処理


仮想化ソフトウェアの種類…
ハイパーバイザー(マイクロカーネル)型
• ハードウェアに直接インストー
ルする
• デバイスドライバは親パーディ
ション上の仮想マシン(管理OS)
に組み込む
• 仮想マシンとハードウェアの間
とのI/Oは管理OSのデバイスドラ
イバで処理


メリット・デメリット
メリットデメリット向く用途
ホスト型・ホストOSが動けばどんな・ホストOSがクラッシュすると個人の検証・
サーバでも使える巻き込まれる開発
・ホストOSにインストールす・ホストOSを介してのハード
るだけ、かんたんに使えるウェアリソースのアクセスを行
・ホストOSとゲストOSとの間うと余分なオーバーヘッドが生
でシームレスな運用じる
・数台程度の仮想マシンしか提
供できない

ハイパー・ハードウェア仮想化に特化・インストール可能なハードチームでの検
したカーネルを持つものが多ウェアが制限される(モノリ証・開発
バイザーく(VMware Hypervisorなど)、シック型の場合) サーバの運用
型良好なパフォーマンスを得ら・デバイスへのアクセスが管理
れる OSに集中し、仮想化システム全
・数十台の仮想マシンを提供体のパフォーマンスが悪化する
可能スケーラビリティに優れ可能性がある(マイクロカーネ
るル型の場合)


仮想化ソフトウェア製品群 VMware
• VMware
– VMware Workstation (version 8)
• ホスト型有償
– VMware Player (4.0.4)
• ホスト型無償
– VMware Hypervisor (旧VMware ESX / ESXi)
(version 5)
• ハイパーバイザ(モノリシック)型
• ライセンス形態により有償/無償
– ほか、 VMware Server, VMware Fusion, VMware
View, VMware vCloud... etc

仮想化ソフトウェア製品群
Microsoft

– Virtual PC (Windows XP モード)
• ホスト型無償(ホストOSのライセンスを持っていれば)
– Virtual Server
• ホスト型無償(同上)
– Hyper-V
• ハイパーバイザ(マイクロカーネル)型
• 無償(同上)
– Microsoft Hyper-V Server 2008 R2
• Windows Server 2008 R2 Server Core + Hyper-V

仮想化ソフトウェア製品群 Xen

• Xen
– オープンソースハイパーバイザ(マイクロカーネル)
型
商用製品・サービスとして主に以下のものがある
• Citrix XenServer
• Oracle VM
– (Sun xVM) 買収
– (Virtual Iron) 買収
• Amazon EC2 (過去)


仮想化ソフトウェア製品群その他

• Kernel-based Virtual Machine（KVM）
– オープンソースハイパーバイザ(モノリシック)型
• ただしハイパーバイザーは Linux そのもの
– RedHat が推している
• RHEL 6 では Xen を非サポートにしている
– CPUエミュレータ QEmu を使用

• Sun VirtualBox, Parallels, …etc.


仮想化ソフトウェアの分類
ホスト型ハイパーバイザ型
VMware Workstation Hypervisor
Player
Server
Fusion
Microsoft Virtual PC Hyper-V
Virtual Server
Xen Xen
KVM KVM


ソフトウェアのみの力による
プラットフォーム仮想化の

限界


パフォーマンスの限界

• ソフトウェアオンリーで仮想化を行うと多大な
オーバーヘッドが生じる
– VMゲストからの特権命令をエミュレート
– VMゲストのメモリアドレスを物理マシンのアドレス
にマッピング
– VMゲストの I/O 処理(ネットワークアダプタなど)
– VMゲストごとにレジスタの内容を保存 / 復元


ハードウェアによる仮想化支援

• これら処理をハードウェアで実行し、仮想化ソ
フトウェアのオーバーヘッドを低減パフォーマ
ンスの向上

• Intel VT / AMD-V
– VT-x … プロセッサでの支援 (特権命令、コンテキストスイッチ)
– VT-d … チップセットでの支援 (I/O メモリ管理)
– VT-c … ネットワークの支援
よりよくわかる説明:
http://www.atmarkit.co.jp/fsys/kaisetsu/085intelvt/intelv
t.html

仮想化ソフトウェアと Intel VT / AMD-V
• VMware
– 64bit OSをゲストOSとして稼働する際には必須

• Hyper-V
– 必須

• Xen
– ほぼ必須
– (OSのソースコードを書き換えればVTなしでも使用することが可能
ではあるが(準仮想化)、それができるOSは限られる)

• KVM
– 必須


Intel VT / AMD-V は
BIOS で有効にしましょう


ライブマイグレーショ
ン

• 仮想マシンの無停止運用を可
能に
– VMware Hypervisor
• (有償サブスクリプション加入が必
須)
– Hyper-V (2.0 から)
– Xen
– KVM
http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20070910/281598/?ST=virtual&P=1 より


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